news 2026/10/19 12:57:51

三相整流器(半波):为什么一定是Dy连接?

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张小明

前端开发工程师

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三相整流器(半波):为什么一定是Dy连接?

目录

一、为什么三相半波整流电路是Dy连接方式?

(1)二次侧y型连接:整流电路的刚需

(2)一次侧D型连接:励磁电流正常、且保证谐波不流入电网

1.Y型连接+中性线

2.D型连接

二、三相半波整流器(3脉波整流电路)

(1)N点电位为什么可以当做0电位参考?变压器两侧相对电压不变!

(2)纯阻性负载:

1.自然换相点:触发角α=0°

2.临界状态:触发角α=30°

3.断流状态:触发角α>30°(这里取60°)

(3)阻感性负载:

1.当触发角α≤30°时,与阻性电压波形一致,分别导通120度

2.当触发角α>30°时,电压必然跌落至负数,功率回流(以60°为例)

(4)总结


前面我们已经学习了单相半波、全波整流器的工作原理,理解了不同的负载属性会对整流器的工作造成影响,但实际工业电网以三相交流电为主,日常生活用电只是取自三相系统中的某一相;大功率工厂设备几乎都采用三相供电。

大功率设备往往需要更平滑的电压、电流曲线,而单相整流电路输出电压脉动大,功率容量小,一般只用于小功率场景。三相整流依托三相电源彼此相差 120° 的相位关系,一个工频周期内可以输出多个电压波头,直流输出脉动显著减小,同等滤波条件下输出电压更平滑,同时能够承载大功率,是工业变流装置的主流选择。

一、为什么三相半波整流电路是Dy连接方式?

(1)二次侧y型连接:整流电路的刚需

三相半波整流需要三个相电压,并且要有公共中性点,作为整流回路的电流返回端。 副边星形连接,正好可以引出中性点,给三个晶闸管的阴极(或阳极)接在一起,构成整流公共点。

如果副边用三角形接法,没有中性点,无法直接实现三相半波共阴极 / 共阳极整流拓扑,所以副边必须星形 y。

这一点可以从下文的图中很清晰的看出来。

(2)一次侧D型连接:励磁电流正常、且保证谐波不流入电网

由于二次侧已经是y型连接固定了,它不具备修复磁通的功能,于是要么让一次侧提供正确的磁动势,要么并联一个第三d型绕组专门用于修复(不过这样成本升高了),即我们只能让一次侧直接提供正确的磁动势,分为两种:

1.Y型连接+中性线

这种方式尽管能提供正确的磁动势,但由于3次谐波电流都会从中性线流出,而中性线连接的是国家电网,会造成电网污染,不建议使用

2.D型连接

D型连接的3次谐波电流只会在回路中形成环流,这个环流正好就是所需要的三次谐波励磁电流,补偿励磁电流的畸变,同时不会对电网造成污染。而且一次侧的环流由于电压高,电流很小,功率损耗也较小,比较推荐。

关于这一点,我之前有篇文章详细讲解了三相变压器各种连接方式对谐波电流、电网污染、功率损耗等相关分析,可以参考以下:搞懂变压器三次谐波:为什么 Yy 接法不能随便用?-CSDN博客

二、三相半波整流器(3脉波整流电路)

(1)N点电位为什么可以当做0电位参考?变压器两侧相对电压不变!

下面内容其实是电路分析的知识,但是我有点忘记了,嘻嘻。

此时直接观察这个图,容易造成理解错误,即abc三相变压器的一端连接到同一个点了,于是会产生问题:当a相电压高时,bc都比较低,那么一个点怎么能有3个电势呢?其实这个点的电势是一直变化的值,由abc三相电压叠加而成,可以用三角函数求解其变化函数----中性点真实电压漂移(电路分析知识)

但其实应当这样理解:

(2)纯阻性负载:

1.自然换相点:触发角α=0°

此时其输出电压波形如下图中间波形所示:

每一个晶闸管导通的时候,另外两个晶闸管承担的都是反压,呈现关断状态。即每个二极管两端的电压都是由两段线电压之差、和一段0组成(每一段时间都是120°)。

但由于每个管子导通的时间都是固定120°正电压,即直流电压,仍然会出现变压器的直流磁化现象,容易造成损害。

2.临界状态:触发角α=30°

如果以后α大于30度,就会发生断流了。下面以60°为例。

3.断流状态:触发角α>30°(这里取60°)

(3)阻感性负载:

阻感性负载主要的变化就是:大电感续流作用(电流平直且连续,可以当做恒流源看待),即使电压已经下降到0及以下,晶闸管仍然可以导通,产生负功率问题。

不过晶闸管在重新导通时,仍然看的是谁的阳极电压更高(共阴极接法)

1.当触发角α≤30°时,与阻性电压波形一致,分别导通120度

输出电压波形相同,但负载电流不同;阻感负载因大电感滤波,负载电流 i_d 近似平直直流。 此时由于每一相导通时都没有跌落至负电压,于是整个电路不存在功率回流问题。

2.当触发角α>30°时,电压必然跌落至负数,功率回流(以60°为例)

依靠大电感续流作用,晶闸管依旧维持120°导通,负载电流保持连续,不会像纯电阻负载那样发生断流。

随着α继续增大,负电压所占面积不断增大; 当α=90°时,正电压面积与负电压面积相等,输出平均直流电压 U_d=0。

(4)总结

如果你继续深入学习,可能还会遇到各种各样的三相整流电路(必然三相全波等等),但他们的本质都是三相半波整流电路的串、并联。其分析方式也完全一致,只不过可能在脉动次数、输出电压平均值、电流平均值等方面存在差异,这里不再过多赘述。

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